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1、《熱機效率和環(huán)境保護》教學設計
【教學目標】
知識與技能:
1、建立熱值概念。知道熱值是燃料的重要特性,了解熱值的表示法和常見燃料的熱值,能利用熱值表進行有關燃料放熱的簡單計算。
2、了解熱機效率。知道熱機工作時燃料釋放能量的主要流向,知道可以怎樣提高熱機效率以及提高熱機效率的意義所在。
過程與方法:通過社會調查、分組交流合作,了解熱機效率及熱機帶來的負面影響。
情感態(tài)度與價值觀:了解熱機的利用與人類社會發(fā)展的關系,并能夠簡述熱機使用產生的排放物對環(huán)境的不良影響,培養(yǎng)自覺的環(huán)保意識,激發(fā)學生的社會責任感。
【教學重點】
燃料的熱值、熱機效率以及學生環(huán)保意識的培養(yǎng)。
【教學難點
2、】
熱機效率的理解和環(huán)境保護。
【教學準備】
木柴、煙煤、焦炭、汽油、柴油、酒精、液化石油氣(打火機中裝有)等燃料樣本,多媒體課件,布置學生課前進行有關環(huán)境污染方面的社會調查。
【教學方法】
啟發(fā)式教學法,自學討論法,設疑問教學法,類比教學法。
【教學過程】
一、新課引入。
無論是燒菜做飯,還是奔馳的汽車與火車,乃至直入蒼穹的火箭等都離不開燃料。即從原始人類學會用火的那天起,至今,人們使用的能量絕大部分還是通過燃料燃燒獲得的。那么燃料燃燒釋放的能量究竟有多少用來做了有用功?以及燃料的燃燒對環(huán)境會造成那些影響呢?今天我將和大家一道共同來學習“第四節(jié) 熱機效率和環(huán)境保護”。(出示課
3、題)
二、新課學習:
1、[課件展示]:木柴取暖、煤氣燒飯、鍋爐中煤炭燃燒、內燃機車、飛機、輪船等,引出常見的燃料。
2、[設置疑問]:常見的燃料有木柴、煤炭、汽油、酒精等,在燃燒時都會釋放能量,但它們釋放能量的能力是否相同呢?如果不同,那又如何來表示它們這種能力的大小呢?
3、[交流與討論]:如何比較不同燃料燃燒釋放能量的能力的不同?
注:如果學生不能回答,可由教師引導:必須保證哪些量相同才能進行比較?(燃料的質量要相同,而且都要完全燃燒)。
4、(由此)引導學生給熱值下定義。
(一)、燃料的熱值
①定義:把1千克某種燃料完全燃燒釋放出的能量(熱量)叫做這種燃料的熱值。用q表
4、示。(出示板書)。單位是J/kg,氣體燃料熱值單位是J/m3。
②[思考]:給熱值下定義時你認為應該注意哪些?(一是質量必須是單位質量1千克,這就保證了質量相同;二是必須完全燃燒)
③[強調]:熱值是燃料的重要特性,只和燃料的種類有關,與質量和是否完全燃燒無關。
④學生查熱值表,并表述木柴、液化氣熱值的物理意義。
5、引導學生推導熱值的計算公式。
由熱值的定義我們知道:
1 kg的干木柴完全燃燒釋放出1.2107J的熱量;
那么質量為m kg的干木柴完全燃燒釋放出多少J的熱量,怎么計算?
學生回答:m﹒q 。由此得出熱值的計算公式:Q=m﹒q。
[思考]:氣體燃料通常不用質量
5、而用體積,因此計算氣體燃料放熱時,公式應該寫成?
6、例題:計算4kg柴油完全燃燒釋放的熱量。
解:查表可知q=3.3107J/kg,
所以Q=mq=4 kg3.3107J/kg=1.32108 J。
答:完全燃燒釋放的熱量為1.32108 J。
7、[學生估算]:在圖所示的情況下,所需的干木柴、煙煤和汽油。
[交流與討論]:在圖中,而實際需要的干木柴、煙煤和汽油的質量大大超過計算得出的數(shù)值,這是為什么?
(二)、熱機效率。
1、[引語]:實際上熱機工作時,并不能將燃料所蘊藏的化學能全部用來對外做有用功,有很大一部分能量在工作的過程中損耗掉了。
2、[課件展示]:課本“熱機燃
6、料燃燒能量走向示意圖”。
由圖可知,真正能轉變?yōu)橛杏霉Φ哪芰恐皇侨剂先紵尫拍芰康囊徊糠帧?
3、引導學生由機械效率的定義得出熱機效率。
定義:熱機轉變?yōu)橛杏霉Φ哪芰颗c燃料完全燃燒所釋放的能量的比值稱為熱機效率。用η表示(即η=Q有/Q總100%)。
[過渡語]:為了合理利用能源,人們一直都在努力提高熱機的效率。
4、 學生自學P38第四自然段
[交流與討論]:如何合理利用能源,提高熱機的效率?
后學生歸納:主要途徑是減少熱機各種能量損失。
具體措施:
(1)使燃料盡可能完全燃燒(煤粉、鼓風)
(2)減小機械摩擦(選用優(yōu)良潤滑油)
(3)盡量簡化機械傳動部分(三角旋轉式發(fā)
7、動機)
5、[課件展示]:各種熱機的效率
[思考]:熱機的效率能否達到100%?為什么?
三)環(huán)境保護
[引語]:熱機為人類的發(fā)展做出了重大貢獻,但也帶來了一些負面影響,造成了環(huán)境污染,如噪聲污染、廢氣污染等。
1、[課件展示]:燃料燃燒造成的環(huán)境污染的有關圖片和生活場景。
2、[交流與討論]:通過上面的展示,并聯(lián)系我們的生活環(huán)境談一談:燃料燃燒對環(huán)境有哪些影響?
后學生歸納:
(1)燃料燃燒排放的煙塵,使空氣混濁,影響動植物生長。
(2)汽車等交通工具排放的尾氣:如過多CO2引起地球溫室效應,全球氣候變暖。CO能造成“煤氣中毒”,讓人缺氧致死。SO2會形成酸雨,危害植物、危
8、害莊稼,破壞生態(tài)平衡,還會腐蝕建筑物……
3、[閱讀]:我國大氣環(huán)境質量標準和信息窗內容,進行環(huán)??倓訂T。
4、[交流與討論]:結合生活實際談談:為了保護環(huán)境,應該怎樣從我做起?
然后抽幾個學生代表上臺發(fā)表環(huán)保演講。
三、課堂小結:
出示課件:
1、熱值:①概念:②單位;③公式:④計算:
2、熱機效率:①概念:②提高熱機效率的途徑:具體措施:
3、保護環(huán)境,從我做起。
四、課內信息反饋:
1、液化氣的熱值是4.9107J/ m3,,其物理意義是 ,完全燃燒5 m3 的液化氣可以產生 J的熱量?!?
2、火箭常用液態(tài)氫氣作燃料,其原因是 。
9、
3、下列關于熱值的說法正確的是( ?。?
A.燃料不燃燒,其熱值為零。
B.燃料不完全燃燒其熱值要變小。
C.燃料的熱值與燃燒情況和質量無關,只與燃料種類有關。
D. 燃料燃燒時放出熱量多的其熱值就大。
4、一個含0.6 kg無煙煤的蜂窩煤,能燒開5瓶水,而0.6 kg的液化氣可以供普通人家一天做飯、燒開水、洗澡用水。這樣看來不同的燃料的 不同,若q無煙煤=3.4107J/kg,5瓶水的質量是9kg,從20℃到燒開,那么這個煤爐的效率是 。(一個標準大氣壓下)
5、要提高熱機的效率,下列做法不可行的是( ?。?
A.盡量減少廢氣帶走的熱量。
B.盡量保持機械部件之間
10、有良好的潤滑。
C.盡量減少曲軸傳遞給飛輪的機械能。
D.盡量減少散熱損失。
6、煤和石油在燃燒時生成的氣體中含有大量的二氧化碳、氮氧化合物等,燃料的不完全燃燒還會產生粉塵和一氧化碳,這些 和 排放到空氣中,嚴重污染了大氣。
7、用煤炭燒開水,水實際吸收的熱量遠遠小于依照熱值計算的熱量,為什么?
五、實踐活動:
請教化學老師,了解汽車、拖拉機等熱機排放的廢氣中,主要有哪些成分?再請教生物老師,了解哪些對人有害?有什么樣的危害?哪些對熱體無害?再從網(wǎng)上或有關資料中查詢,寫一份關于熱機與環(huán)境的調查報告。
【板書設計】
第四節(jié) 熱機效率和環(huán)境保護
(一) 燃料的熱值
1、定義:把1千克某種燃料完全燃燒釋放出的能量(熱量)叫做這種燃料的熱值。用q表示。
2、單位:J/kg(固體、液體) J/ m3(氣體)
3、公式:Q=mq(或Q=Vq)
4、計算:
(二)熱機效率
1、定義:熱機轉變?yōu)橛杏霉Φ哪芰颗c燃料完全燃燒所釋放的能量的比值稱為熱機效率。用η表示。
2、公式:η=Q有/Q總100%
3、提高熱機效率的主要途徑:減少熱機各種能量損失
(三)環(huán)境保護:從我做起
【教學反思】